Файл: Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов.pdf

представлять собой либо разные по величине импульсы одинаковой длительности, либо одинаковые импульсы разной длительности.

На рис. IV-28 показана зависимость положения регулирующего клапана от выходного сигнала, подаваемого с ЦВМ. Заметим, что-

Рис. IV-27. Прницпппальпая схема регулирования с помощью цифровой вычи­ слительной машины:

1 — технологическая установка; 2 — датчики параметров процесса; 3 и 6 — обегающие устройства; 4 — вычислительная машина; 5 — блок памяти заданных значений параметров;

7 — станции управления.

положение регулирующего клапана является интегральным зна­ чением выходного сигнала ЦВМ.

Ранее было показано, что эффективность работы импульсного регулятора повышается при приближении интервала регулирования

и обратно не происходит скачкообразного изменения положения, клапана, т. е. осуществляется «безударное переключение».

121

Алгоритм при регулировании с помощью ЦВМ. Каждое новое значение выходного сигнала для данного контура регулирования рассчитывается на ЦВМ дискретно, за время одного цикла. Соответ­ ственно алгоритм регулирования для ЦВМ составляется на основе уравнений в конечных разностях, причем под приращением пони­ мается изменение регулируемого параметра за время дискретного интервала.

Дифференциальное уравпение идеального аналогового регуля­ тора с не взаимодействующими между собой составляющими законов регулирования имеет вид:

" г = — [ в + - R \ e d i + D St)

Преобразуя его в уравнение в конечных разностях, получим:

где индекс п означает текущее значение регулируемой переменной; индекс п — 1 — значение этой переменной в предыдущем цикле.

На рис. IV-28 показано изменение положения клапана при регу­ лировании объекта посредством ЦВМ. Практически алгоритм регу­ лирования задают не для изменения положения клапана, а для получения приращения выходной величины Am. Ее уравнение представляет собой разность значений величины т за время изме­ нения переменной п — 1 до п\

В начале этой главы было показано, что нецелесообразно вводить дифференциальную составляющую в заданное значение регулиру­ емого параметра. По этой причине при использовании ЦВМ в ее программу закладывается воздействие дифференциальной соста-. вляющей только на текущее значение регулируемого параметра

Предположим также, что и пропорциональная составляющая регулятора воздействует на текущее значение регулируемого пара­ метра. Тогда уравнение (IV,24) можно привести к следующему виду:

122

В приведенном уравнении все коэффициенты являются число­ выми. Следовательно, уравнение ( I V , 2 5 ) может быть приведено к виду:

циональных регуляторов. Нельзя также изменить фазовый сдвиг, как в случае воздействия интегральной или дифференциальной составляющих соответствующих регуляторов. Наконец, регулиро­

не должна превышать время реакции разомкнутого контура. При регулировании простых объектов целесообразна минимальная дли­ тельность дискретного интервала. При регулировании же объектов,

Рассмотрим объект регулирования, в котором преобладает чистое запаздывание, равное одному часу. При длительности дискретного интервала, установленной для наилучшей работы системы, плунжер регулирующего клапана должен был бы перемещаться из одного крайнего положения в другое один раз в час. Если алгоритм работы клапана предусматривает его перемещение па 2 5 % за один интервал, то для перемещения плунжера клапана на полный ход потребуется четыре часа. Но так как основной функцией автоматического регу­ лятора является возможно более быстрая реакция его на внезапное изменение регулируемого параметра, то такое длительное полное перемещение клапана явно недопустимо. По этой причине в импульс­ ных системах регулирования время дискретного интервала обычно выбирают меньше одной минуты.

Слишком короткие дискретные интервалы также вызывают ряд трудностей. Интегральная составляющая в алгоритме регулирова­ ния равна enAt/R. Если Ait мало по сравнению с временем изодрома,

составляющей, равна

е « = (5 • 10-") 50-у- = 0,015 = 1,5%

123

Основное преимущество регулирования с помощью цифровых вычислительных машин — его универсальность. Применение анало­ говых вычислительных машин для регулирования ограничено по ряду соображений: необходимость четкого представления физи­ ческой сущности процесса, сравнительно невысокая точность, боль­ шая стоимость и т. д. При использовании ЦВМ ограничений зна­ чительно меньше, причем возможно создание различных сложных систем, например с дополнительной обратной связью, нелинейных,

ческих процессов ЦВМ используются сравнительно недавно, ряд указанных вопросов еще не исследован.

В последующих главах рассмотрено большое число нестандартных схем регулирования. Первопачальио в таких системах использо­ вались аналоговые устройства, но целесообразнее в этих случаях использовать ЦВМ. Однако нельзя считать, что регулирование посредством ЦВМ полностью вытеснит аналоговые регуляторы, так как в конечном итоге целесообразность применения тех или иных схем регулирования определяется экономическими соображениями.

Г Л А В А V

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Технологические объекты и другие звенья системы автомати­

передачи контура нелинейные элементы не учитывались. В данной главе показано, что использование переменного коэффициента пере­ дачи контура регулирования улучшает его работу.

Уже указывалось, что и в линейных регуляторах имеются об­ ласти с нелинейной характеристикой, например за пределами зоны пропорциональности, которые не принимались во внимание. Если же эти области учитываются, их следует связать с другими основными нелинейностями контура регулирования.

Иногда предпочитают нелинейные средства автоматического

кий анализ работы линейных регуляторов показывает, что их возможности ограничены, особенно при регулировании сложных

125